DE102021214699A1 - motor vehicle - Google Patents

motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102021214699A1
DE102021214699A1 DE102021214699.6A DE102021214699A DE102021214699A1 DE 102021214699 A1 DE102021214699 A1 DE 102021214699A1 DE 102021214699 A DE102021214699 A DE 102021214699A DE 102021214699 A1 DE102021214699 A1 DE 102021214699A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
motor vehicle
charging
designed
decoupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021214699.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Peterseim
Felix Prauße
Gerhard Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102021214699.6A priority Critical patent/DE102021214699A1/en
Priority to CN202211496943.9A priority patent/CN116317046A/en
Priority to US18/068,827 priority patent/US20230191890A1/en
Publication of DE102021214699A1 publication Critical patent/DE102021214699A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/20Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
    • B60L53/24Using the vehicle's propulsion converter for charging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/11Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with dynamo-electric clutches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807Rotary generators
    • H02K7/1861Rotary generators driven by animals or vehicles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18Estimation of position or speed
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/36Arrangements for braking or slowing; Four quadrant control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54Windings for different functions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14Plug-in electric vehicles

Abstract

Kraftfahrzeug (1), umfassend einen Antriebsstrang (6), der wenigstens eine mit einem mittels einer Ladeschnittstelle von einer externen Ladevorrichtung aufladbaren elektrischen Energiespeicher (3) verbindbare oder verbundene elektrische Maschine (2) aufweist, welche elektrische Maschine (2) dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment zu erzeugen und auf einen Abtrieb (7) des Antriebsstrangs (6) zu übertragen, wobei eine Entkopplungsvorrichtung (10) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine (2) zur Ausführung eines Ladevorgangs in einem Entkopplungszustand bedarfsweise mechanisch von dem Abtrieb (7) zu entkoppeln, wobei in dem Entkopplungszustand eine Drehbewegung des Rotors (8) der elektrischen Maschine (2) in eine Sollladeausrichtung (19) des Rotors (8) von dem Abtrieb (7) des Antriebsstrangs (6) entkoppelt ist.Motor vehicle (1), comprising a drive train (6) which has at least one electrical machine (2) which can be connected or is connected to an electrical energy store (3) which can be charged by means of a charging interface from an external charging device, which electrical machine (2) is designed for this purpose to generate a torque and to transmit it to an output (7) of the drive train (6), a decoupling device (10) being provided which is designed to mechanically decouple the electric machine (2) from the to decouple the output (7), wherein in the decoupling state a rotational movement of the rotor (8) of the electric machine (2) in a desired charging orientation (19) of the rotor (8) is decoupled from the output (7) of the drive train (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Antriebsstrang, der wenigstens eine mit einem mittels einer Ladeschnittstelle von einer externen Ladevorrichtung aufladbaren elektrischen Energiespeicher verbindbare oder verbundene elektrische Maschine aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Drehmoment zu erzeugen und auf einen Abtrieb des Antriebsstrangs zu übertragen.The invention relates to a motor vehicle, comprising a drive train, which has at least one electrical machine that can be connected or is connected to an electrical energy store that can be charged by an external charging device by means of a charging interface, which is designed to generate torque and transmit it to an output of the drive train.

Kraftfahrzeuge, die elektrische Maschinen als Antriebseinrichtungen aufweisen, welche elektrische Maschinen über einen elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt werden können, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige elektrische Energiespeicher können, neben einer Aufladung im Betrieb mittels Rekuperation, bei einem Stillstand des Kraftfahrzeugs über eine Ladeschnittstelle von einer externen Ladevorrichtung aufgeladen werden. Beispiele einer solchen externen Ladevorrichtung können eine Ladesäule bzw. eine sogenannte „Wallbox“ sein.Motor vehicles which have electrical machines as drive devices, which electrical machines can be supplied with electrical energy via an electrical energy store, are known in principle from the prior art. In addition to being charged during operation by means of recuperation, such electrical energy stores can be charged by an external charging device via a charging interface when the motor vehicle is at a standstill. Examples of such an external charging device can be a charging station or a so-called “wall box”.

Hierzu ist bekannt, den Wechselrichter des Kraftfahrzeugs, der für den Betrieb der elektrischen Maschine verwendet wird, zum Laden aus einer Gleichspannungsquelle, nämlich der Ladevorrichtung, zu verwenden. Für die Schaltung des DC/AC-Wechselrichters in einen DC/DC-Konverter werden zusätzliche Induktivitäten benötigt, die zweckmäßigerweise durch die Spulen der elektrischen Maschine bereitgestellt werden.In this regard, it is known to use the inverter of the motor vehicle, which is used to operate the electric machine, for charging from a DC voltage source, namely the charging device. Additional inductances are required for switching the DC/AC inverter into a DC/DC converter, and these are expediently provided by the coils of the electrical machine.

Während des Ladevorgangs hängt das Drehmoment, das von dem Rotor aufgrund der Bestromung zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers bewirkt wird, von der Ausrichtung des Rotors bzw. der Rotorlage ab. Da die Rotorlage bzw. die Ausrichtung des Rotors bei einem Abstellen des Kraftfahrzeugs an der externen Ladevorrichtung letztlich zufällig ist, muss sichergestellt werden, dass ein solches Drehmoment nicht zu einer ungewünschten Bewegung des Kraftfahrzeugs führen kann, sodass Sicherheitsprobleme ausgeschlossen bleiben. Dennoch wird, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug durch eine Parkbremse und/oder eine Parksperre oder andere Getriebesperren festgehalten wird, ein Drehmoment von dem Rotor bewirkt, das in den Antriebsstrang eingeleitet wird. Da sich die Rotorlage bzw. die Ausrichtung des Rotors, wie beschrieben, zufällig einstellt, können im schlimmsten Fall Drehmomente im Bereich des maximalen Drehmoments der elektrischen Maschine erzeugt werden, die sich negativ auf die Lebensdauer der Komponenten des Antriebsstrangs auswirken können.During the charging process, the torque that is caused by the rotor due to the energization for charging the electrical energy store depends on the orientation of the rotor or the rotor position. Since the rotor position or the orientation of the rotor is ultimately random when the motor vehicle is parked on the external charging device, it must be ensured that such a torque cannot lead to an undesired movement of the motor vehicle, so that safety problems are ruled out. Nevertheless, for example when the motor vehicle is held in place by a parking brake and/or a parking lock or other transmission locks, the rotor causes a torque that is introduced into the drive train. Since the rotor position or the orientation of the rotor, as described, adjusts itself randomly, in the worst case, torques can be generated in the range of the maximum torque of the electric machine, which can have a negative effect on the service life of the components of the drive train.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein demgegenüber verbessertes Kraftfahrzeug anzugeben, bei dem insbesondere das Ausführen von Ladevorgängen an einer externen Ladevorrichtung verbessert ist.The invention is based on the object of specifying a motor vehicle that is improved in comparison thereto, in which, in particular, the execution of charging processes on an external charging device is improved.

Die Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by a motor vehicle having the features of claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the dependent claims.

Wie eingangs beschrieben, betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das einen Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine und einem elektrischen Energiespeicher aufweist. Der elektrische Energiespeicher kann durch eine Ladeschnittstelle des Kraftfahrzeugs an einer externen Ladevorrichtung aufgeladen werden. Die elektrische Maschine wird vornehmlich dazu benutzt, ein Drehmoment zu erzeugen und auf einen Abtrieb des Antriebsstrangs zu übertragen. Die elektrische Maschine kann somit als Antriebseinrichtung bzw. Traktionsantrieb verstanden werden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass das Kraftfahrzeug eine Entkopplungsvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine zur Ausführung eines Ladevorgangs in einem Entkopplungszustand bedarfsweise mechanisch von dem Abtrieb zu entkoppeln, wobei in dem Entkopplungszustand eine Drehbewegung des Rotors der elektrischen Maschine in eine Sollladeausrichtung des Rotors von dem Abtrieb des Antriebsstrangs entkoppelt ist.As described in the introduction, the invention relates to a motor vehicle that has a drive train with an electric machine and an electric energy store. The electrical energy store can be charged by a charging interface of the motor vehicle on an external charging device. The electric machine is primarily used to generate torque and to transmit it to an output of the drive train. The electrical machine can thus be understood as a drive device or traction drive. The invention is based on the finding that the motor vehicle has a decoupling device which is designed to mechanically decouple the electric machine from the output when required in order to carry out a charging process in a decoupling state, wherein in the decoupling state a rotary movement of the rotor of the electric machine is converted into a Desired charging orientation of the rotor is decoupled from the output of the drive train.

Dabei ist die elektrische Maschine derart ausgebildet ist, in einem ersten Zustand ein Drehmoment zu erzeugen, das auf einen Abtrieb des Antriebsstrangs übertragen werden kann und in einem zweiten Zustand Strom von einer Ladeschnittstelle an einen elektrischen Energiespeicher zu übertragen. Die Übertragung des Drehmomentes kann bspw. über ein Reduziergetriebe erfolgen. Im zweiten Zustand können z.B. die Spulen des Elektromotors als Teil eines Hochsetzstellers, auch boost converter genannt, verwendet werden. Der zweite Zustand kann auch Entkopplungszustand genannt werden. / / erster Zustand = Traktionsbetrieb / / Entkopplungszustand = Zustand in dem geladen wird = zweiter Zustand

Figure DE102021214699A1_0001
In this case, the electric machine is designed in such a way that, in a first state, it generates a torque that can be transmitted to an output of the drive train and, in a second state, to transmit current from a charging interface to an electrical energy store. The torque can be transmitted, for example, via a reduction gear. In the second state, for example, the coils of the electric motor can be used as part of a step-up converter, also known as a boost converter. The second state can also be called the decoupling state. / / first state = traction operation / / decoupling state = state in which it is loaded = second state
Figure DE102021214699A1_0001

Mit anderen Worten sieht die Erfindung eine Entkopplungsvorrichtung vor, die eine mechanische Entkopplung zwischen Abtrieb und elektrischer Maschine bewirken kann, insbesondere den Rotor der elektrischen Maschine von dem Abtrieb entkoppeln kann. Die Entkopplung kann ausgeführt werden, um einen Ladevorgang durchzuführen. Beispielsweise kann bei oder vor Einleiten eines Ladevorgangs die Entkopplung durchgeführt werden, sodass eine Drehbewegung des Rotors der elektrischen Maschine in eine Sollladeausrichtung des Rotors möglich ist, bei welcher Drehbewegung der Rotor von dem restlichen Antriebsstrang, insbesondere von dem Abtrieb, entkoppelt ist. Die Entkopplungsvorrichtung ermöglicht somit, dass der Rotor, insbesondere in die Sollladeausrichtung, gedreht werden kann, ohne dabei ein Drehmoment auf den restlichen Antriebsstrang zu erzeugen. Anstatt, wie im Stand der Technik üblich, den Rotor in der zufällig vorliegenden Position zu verwenden, um den Ladevorgang durchzuführen, wird, wie beschrieben, die Entkopplungsvorrichtung dazu verwendet, den Rotor zu entkoppeln und somit eine definierte Drehbewegung des Rotors entkoppelt von dem Abtrieb des Antriebsstrangs auszuführen, sodass der Rotor in die Sollladeausrichtung bewegt werden kann.In other words, the invention provides a decoupling device that can bring about mechanical decoupling between the output and the electrical machine, in particular can decouple the rotor of the electrical machine from the output. Decoupling can be performed to perform a charging operation. For example, the decoupling can be carried out when or before initiating a charging process, so that a rotational movement of the rotor of the electric machine into a target charging orientation of the rotor is possible, during which rotational movement the rotor is decoupled from the rest of the drive train, in particular from the output. The decoupling device thus makes it possible for the rotor to be rotated, in particular in the target charging orientation, without generating a torque on the rest of the drive train. Instead of using the rotor in the randomly present position to carry out the charging process, as is usual in the prior art, the decoupling device is used, as described, to decouple the rotor and thus a defined rotary movement of the rotor is decoupled from the output of the Execute drive train so that the rotor can be moved to the target loading orientation.

Die Sollladeausrichtung bezeichnet insbesondere diejenige Ausrichtung des Rotors bzw. diejenige Rotorlage, in der der Rotor ein vergleichsweise kleines Drehmoment, insbesondere kein Drehmoment, während des Ladevorgangs bewirkt. Somit kann sichergestellt werden, dass bei der Durchführung des Ladevorgangs durch die Bestromung des Rotors kein oder nur ein vergleichsweise geringes Drehmoment bewirkt wird. Sicherheitsrelevante Drehbewegungen des Rotors sowie Übertragung von Drehmoment in den Antriebsstrang, die letztlich gesperrt werden müssen, können somit ausgeschlossen werden. Dadurch lässt sich zum einen die Sicherheit beim Durchführen von Ladevorgängen sowie die Lebensdauer des Antriebsstrangs und seiner Komponenten erhöhen.The target charging alignment designates in particular that alignment of the rotor or that rotor position in which the rotor causes a comparatively small torque, in particular no torque, during the charging process. It can thus be ensured that when the charging process is carried out, no torque or only a comparatively small torque is caused by energizing the rotor. Safety-relevant rotary movements of the rotor and the transmission of torque to the drive train, which ultimately have to be blocked, can thus be ruled out. On the one hand, this increases safety when carrying out charging processes as well as the service life of the drive train and its components.

Die hierin beschriebene Entkopplungsvorrichtung kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, solange die Entkopplungsvorrichtung eine mechanische Kopplung bei Bedarf, insbesondere bei Ansteuerung durch eine Steuerungseinrichtung, ausführen kann, sodass der Rotor von einem Teil des Antriebsstrangs, insbesondere möglichst rotornah, von dem Abtrieb des Antriebsstrangs entkoppelt werden kann. Die Entkopplungsvorrichtung kann als „mechanische Trennstelle“ verstanden werden, da diese eine mechanische Trennung des Antriebsstrangs vornehmen kann. Die Entkopplungsvorrichtung kann beispielsweise als Kupplungseinrichtung oder als Freilauf ausgeführt sein.The decoupling device described herein can in principle be configured in any way, as long as the decoupling device can carry out a mechanical coupling if required, in particular when activated by a control device, so that the rotor can be decoupled from a part of the drive train, in particular as close as possible to the rotor, from the output of the drive train . The decoupling device can be understood as a "mechanical separation point" since it can mechanically separate the drive train. The decoupling device can be designed, for example, as a clutch device or as a freewheel.

Ist die Entkopplungsvorrichtung als Kupplungseinrichtung ausgeführt, kann diese wahlweise als formschlüssige Kupplungseinrichtung oder als Reibkupplung ausgeführt sein, im Speziellen als Klauenkupplung oder Lamellenkupplung. Wie beschrieben, muss die Entkopplungsvorrichtung eine Entkopplung zwischen Rotor und Abtrieb ermöglichen, wobei es ausreichend ist, eine Entkopplung in einer definierten Drehrichtung zu ermöglichen, beispielsweise bei Verwendung eines Freilaufs. Die Entkopplungsvorrichtung erlaubt somit, den Rotorwinkel zu ändern, ohne ein Drehmoment auf die Räder aufzubringen. Wird das Kraftfahrzeug beispielsweise in einen Auflademodus versetzt, kann die Entkopplungsvorrichtung zunächst die Kopplung des Rotors aufheben, sodass der Rotor in die gewünschte Sollladeausrichtung verbracht werden kann, in der vorteilhaft der Ladevorgang durchgeführt werden kann, wobei kein oder nur ein niedriges Drehmoment durch den Ladevorgang erzeugt und auf den Rotor aufgebracht wird.If the decoupling device is designed as a clutch device, it can optionally be designed as a form-fitting clutch device or as a friction clutch, specifically as a claw clutch or multi-plate clutch. As described, the decoupling device must enable decoupling between the rotor and the output, it being sufficient to enable decoupling in a defined direction of rotation, for example when using a freewheel. The decoupling device thus allows the rotor angle to be changed without applying torque to the wheels. If the motor vehicle is put into a charging mode, for example, the decoupling device can first cancel the coupling of the rotor, so that the rotor can be brought into the desired target charging orientation, in which the charging process can advantageously be carried out, with no or only a low torque being generated by the charging process and applied to the rotor.

Nach einer Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Entkopplungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Rotor der elektrischen Maschine nach Einnehmen der Sollladeausrichtung zu sperren, insbesondere mittels einer separaten Sperreinrichtung oder durch Herstellen der Kopplung zu dem Abtrieb. Wie beschrieben, wird der Rotor vornehmlich von dem Abtrieb des Antriebsstrangs entkoppelt, um eine Drehbewegung auszuführen, die den Rotor in die gewünschte Sollladeausrichtung überführt. Ist die Sollladeausrichtung des Rotors eingenommen, kann die Entkopplungsvorrichtung den Rotor in der Sollladeausrichtung sperren. According to one embodiment of the motor vehicle, it can be provided that the decoupling device is designed to lock the rotor of the electric machine after assuming the desired charging alignment, in particular by means of a separate locking device or by establishing the coupling to the output. As described, the rotor is primarily decoupled from the output of the drive train in order to perform a rotational movement that converts the rotor into the desired target charging orientation. Once the rotor is in the target loading orientation, the decoupling device can lock the rotor in the target loading orientation.

Hierzu kann die Entkopplungsvorrichtung die zuvor aufgehobene Kopplung des Rotors wiederherstellen, d.h., den Rotor wieder an den restlichen Antriebsstrang ankoppeln. Ebenso ist es möglich, eine separate Sperreinrichtung vorzusehen, beispielsweise eine Parkbremse oder eine Parksperre oder dergleichen, die zusätzlich oder alternativ auf den Rotor wirkt, um diesen zu sperren. Die separate Sperreinrichtung kann auch in die elektrische Maschine integriert sein, derart, dass der Rotor gesperrt werden kann, um zu verhindern, dass der Rotor während des Ladevorgangs aus der Sollladeausrichtung auslenkt. Das Sperren des Rotors nach Einnehmen der Sollladeausrichtung bewirkt insbesondere, dass Drehbewegungen des Rotors bei Aufnehmen des Ladevorgangs, beispielsweise aufgrund von Einschwingvorgängen, unterbunden werden. Der Rotor wird daher gesperrt, sodass auch Drehbewegungen aufgrund von Einschwingvorgängen bzw. Abweichungen aus der Sollladeausrichtung in dem Ladevorgang, die ein Verlassen der Sollladeausrichtung bewirken könnten, gesperrt werden können.For this purpose, the decoupling device can restore the previously canceled coupling of the rotor, ie couple the rotor back to the rest of the drive train. It is also possible to provide a separate locking device, for example a parking brake or a parking lock or the like, which acts additionally or alternatively on the rotor in order to lock it. The separate locking device can also be integrated into the electric machine in such a way that the rotor can be locked in order to prevent the rotor from deflecting from the desired charging orientation during the charging process. The locking of the rotor after assuming the target charging alignment has the effect, in particular, that rotational movements of the rotor when the charging process is started, for example due to transient processes, are prevented. The rotor is therefore locked, so that rotational movements due to transient processes or deviations from the target charging alignment in the charging process, which could cause the target charging alignment to be left, can be blocked.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs kann vorgesehen sein, dass die Entkopplungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Rotor der elektrischen Maschine nach Einnehmen der Sollladeausrichtung durch Aufbringen eines definierten Vorspannmoments in dem Antriebsstrang zu verspannen. Das Verspannen des Rotors in dem Antriebsstrang aus der Sollladeausrichtung heraus kann insbesondere vorsehen, dass das Vorspannmoment mittels der Bestromung während des Ladevorgangs erzeugt wird. Mit anderen Worten kann die Sollladeausrichtung so gewählt werden, dass, insbesondere nach Sperren des Rotors, beispielsweise durch Kopplung an den restlichen Antriebsstrang, ein vergleichsweise geringes Drehmoment bewirkt wird, das den Rotor in dem Antriebsstrang definiert vorspannt.According to a further embodiment of the motor vehicle, it can be provided that the decoupling device is designed to brace the rotor of the electric machine after assuming the target charging alignment by applying a defined pretensioning torque in the drive train. The bracing of the rotor in the drive train out of the desired charging alignment can in particular provide that the pretensioning torque is generated by means of the current flow during the charging process. In other words, the target charging orientation can be selected such that, in particular after the rotor has been locked, for example by coupling to the rest of the drive train, a comparatively low torque is produced which prestresses the rotor in the drive train in a defined manner.

Durch das definierte Vorspannen bzw. das Aufbringen des definierten Vorspannmoments wird, insbesondere ein Schwingen des Drehmoments bzw. eine Drehmomentschwingung um den Nullpunkt während dem Ladevorgang verhindert. Durch Aufbringen des Vorspannmoments wird dem Rotor eine Vorzugsrichtung aufgeprägt, in der das vergleichsweise definierte kleine Drehmoment aufgebracht werden kann. Das Vorspannmoment kann beispielsweise <10% des maximalen Maschinenmoments betragen, wobei ein Bereich von weniger als 5% des maximalen Maschinenmoments angestrebt werden kann. Beispielsweise kann ein Freilauf als Entkopplungsvorrichtung verwendet werden bzw. kann ein Freilauf einen Bestandteil der Entkopplungsvorrichtung bilden, wobei durch Aufbringen des Vorspannmoments sichergestellt werden kann, dass der Rotor gegen den Freilauf, der mit dem restlichen Antriebsstrang verbunden ist, gesperrt bleibt. Die Auswahl des Vorspannmoments kann letztlich in Abhängigkeit der konkreten elektrischen Maschine und des Antriebsstrangs gewählt werden. Beispielsweise kann mit einbezogen werden, an welcher Stelle die Entkopplungsvorrichtung bzw. der Rotor in dem Antriebsstrang angeordnet ist. Dadurch, dass der Rotor durch das definierte Vorspannmoment vorgespannt wird, werden insbesondere Abweichungen aus der Sollladeausrichtung, die vergleichsweise größere Drehmomente bewirken, verhindert.The defined prestressing or the application of the defined prestressing torque, in particular, prevents the torque from oscillating or torque oscillating around the zero point during the charging process. By applying the preload torque, the rotor is given a preferred direction in which the comparatively defined small torque can be applied. The preload torque can be <10% of the maximum machine torque, for example, with a range of less than 5% of the maximum machine torque being desirable. For example, a freewheel can be used as a decoupling device or a freewheel can form part of the decoupling device, it being possible to ensure by applying the preload torque that the rotor remains locked against the freewheel, which is connected to the rest of the drive train. The selection of the preload torque can ultimately be selected as a function of the specific electric machine and the drive train. For example, the point at which the decoupling device or the rotor is arranged in the drive train can also be included. Due to the fact that the rotor is prestressed by the defined prestressing torque, deviations from the desired charging alignment, which cause comparatively greater torques, are prevented in particular.

Wie zuvor beschrieben, kann die Entkopplungsvorrichtung grundsätzlich beliebige Kupplungseinrichtungen aufweisen. Nach einer Ausführungsform kann die Entkopplungsvorrichtung wenigstens eine Klauenkupplung aufweisen oder als solche ausgebildet sein, wobei die Klauenkupplung eine definierte Zahnanzahl, insbesondere 30 bis 70 Zähne, aufweist, wobei eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs dazu ausgebildet ist, die Sollladeausrichtung in Abhängigkeit von einer aktuellen Zahnanordnung zu bestimmen. Bei der Verwendung der Klauenkupplung legt die Zahnanzahl und die Anordnung der Verzahnungen der Gegenstücke bzw. der einzelnen Klauen der Klauenkupplung relativ zueinander fest, welche relativ Orientierungen eingenommen werden können.As described above, the decoupling device can in principle have any desired coupling devices. According to one embodiment, the decoupling device can have at least one claw clutch or be designed as such, with the claw clutch having a defined number of teeth, in particular 30 to 70 teeth, with a control device of the motor vehicle being designed to determine the target loading alignment as a function of a current tooth arrangement . When using the claw coupling, the number of teeth and the arrangement of the teeth of the counterparts or the individual claws of the claw coupling relative to one another determine which relative orientations can be adopted.

Mit anderen Worten kann eine erste Klaue, die mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist, nicht in beliebigen Orientierungen mit einer zweiten Klaue, die mit dem Abtrieb des Antriebsstrangs verbunden ist, in Eingriff gebracht werden. Die Verzahnungen weisen jeweils Zähne und Zahnlücken auf, wobei die beiden Klauen nur in Eingriff gebracht werden können, wenn die Zähne der ersten Klaue in Zahnlücken der zweiten Klaue und umgekehrt eingebracht werden können. Die beschriebene Steuerungseinrichtung kann die Sollladeausrichtung, in die der Rotor für den Aufladevorgang gestellt werden soll, in Abhängigkeit von einer aktuellen Zahnanordnung bestimmen. Zum Beispiel kann bestimmt werden, in welche Ausrichtung der Rotor idealerweise gebracht werden soll und welche Sollladeausrichtung realisiert werden kann. Mit anderen Worten kann ermittelt werden, welcher Zahneingriff bzw. welche Rotorausrichtung der gewünschten Sollladeausrichtung am nächsten kommt. Wird der Rotor gesperrt, kann derjenige Zahneingriff bzw. diejenige Orientierung der ersten Klaue relativ zu der zweiten Klaue gewählt werden, die eine möglichst nahe Annäherung an die Sollladeausrichtung des Rotors erlaubt.In other words, a first claw, which is connected to the rotor of the electric machine, cannot be brought into engagement with a second claw, which is connected to the output of the drive train, in arbitrary orientations. The teeth each have teeth and tooth gaps, with the two claws only being able to be brought into engagement if the teeth of the first claw can be introduced into tooth gaps in the second claw and vice versa. The control device described can determine the target charging orientation in which the rotor is to be placed for the charging process as a function of a current tooth arrangement. For example, it can be determined in which orientation the rotor should ideally be brought and which target loading orientation can be implemented. In other words, it can be determined which tooth engagement or which rotor alignment comes closest to the desired target charging alignment. If the rotor is locked, that meshing or that orientation of the first claw relative to the second claw can be selected which allows the target loading orientation of the rotor to be approximated as closely as possible.

Wie zuvor beschrieben, kann der Rotor grundsätzlich nach bzw. zum Einnehmen der Sollladeausrichtung in dem Antriebsstrang vorgespannt werden, um Schwingungen des Drehmoments um den Nullpunkt zu vermeiden. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die zuvor beschriebene oder eine weitere Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs dazu ausgebildet sein, die Sollladeausrichtung durch eine Vorspannung des Rotors einzustellen. Mit anderen Worten kann die gewünschte Vorspannung des Rotors in die Definition bzw. Bestimmung der Sollladeausrichtung mit einbezogen werden. Das eingangs beschriebene Prinzip des Einnehmens der Sollladeausrichtung bleibt davon unberührt. Ist die Sollladeausrichtung eingenommen, soll dennoch ein vergleichsweise geringes Drehmoment auf den Rotor bewirkt werden bzw. durch den Rotor bewirkt werden, die jedoch dem Rotor eine Vorzugsrichtung vorgibt und ein Schwingen um den Nullpunkt des Drehmoments vermeidet. Mit anderen Worten wird die Sollladeausrichtung definiert so gewählt, dass der Rotor durch ein geringes Drehmoment bzw. Vorspannmoment in dem Antriebsstrang vorgespannt ist.As previously described, the rotor can generally be preloaded after or to assume the desired loading orientation in the drive train in order to avoid torque oscillations about the zero point. According to a further refinement, the previously described control device or a further control device of the motor vehicle can be designed to set the target charging orientation by prestressing the rotor. In other words, the desired prestressing of the rotor can be included in the definition or determination of the target charging orientation. This does not affect the principle of assuming the target charging orientation described at the outset. If the target charging alignment is assumed, a comparatively small torque should nevertheless be effected on the rotor or be effected by the rotor, which, however, specifies a preferred direction for the rotor and avoids oscillation around the zero point of the torque. In other words, the target charging orientation is selected in a defined manner such that the rotor is prestressed by a low torque or prestressing torque in the drive train.

Die Ausgestaltungen bezüglich der Vorspannung des Rotors sowie der Berücksichtigung der möglichen Zahneingriffe können beliebig miteinander kombiniert werden. Mit anderen Worten kann berücksichtigt werden, welche Zahneingriffe grundsätzlich möglich sind und welche Vorspannung des Rotors gewünscht ist. Somit kann die Sollladeausrichtung bzw. die möglichen Sollladeausrichtungen des Rotors, die von einer Polpaarzahl bzw. grundsätzlich einer Symmetrie des Rotors abhängen können, ermittelt werden. Anschließend kann ermittelt werden, welche Zahneingriffe der ersten Klaue und der zweiten Klaue das Einnehmen der Sollladeausrichtung(en) ermöglichen.The configurations with regard to the prestressing of the rotor and the consideration of the possible tooth engagements can be combined with one another as desired. In other words, it can be taken into account which tooth meshes are fundamentally possible and which prestressing of the rotor is desired. In this way, the target charging alignment or the possible target charging alignments of the rotor, which can depend on a number of pole pairs or, in principle, a symmetry of the rotor, can be determined. It can then be determined which meshing of the teeth of the first claw and the second claw enable the target charging orientation(s) to be assumed.

Hierbei kann zusätzlich berücksichtigt werden, ob eine Vorspannung des Rotors aufgebracht werden soll oder aufgebracht werden kann, zum Beispiel um Sollpositionen, die von den Klaueneingriffen vorgegeben werden und nicht exakt der Sollladeausrichtung entsprechen, zu korrigieren. Aus der Kombination von möglichen Zahneingriffen und einer möglichen Vorspannung des Rotors kann somit die Sollladeausrichtung für nahezu sämtliche Rotorwinkel durchgeführt werden. Hierbei kann ein Intervall möglicher Vorspannmomente definiert werden, sodass in Abhängigkeit der möglichen Zahneingriffe ein Vorspannmoment aus dem Intervall der möglichen Vorspannmomente gewählt wird, um ausgehend von einer Sollposition die Sollladeausrichtung zu erreichen. Die Vorspannmomente können in beide Drehrichtungen des Rotors aufgebracht werden, sodass ein positives oder negatives Vorspannmoment bewirkt werden kann, um die Sollladeausrichtung zu erreichen.In this case, it can also be taken into account whether a prestressing of the rotor should be applied or can be applied, for example in order to correct target positions that are specified by the claw engagements and do not correspond exactly to the target charging alignment. From the combination of possible tooth engagements and a possible prestressing of the rotor, the target charging alignment can thus be carried out for almost all rotor angles. In this case, an interval of possible preload torques can be defined, so that a preload torque is selected from the interval of possible preload torques depending on the possible tooth engagements, in order to achieve the target charging alignment starting from a target position. The preload torques can be applied in both directions of rotation of the rotor, so that a positive or negative preload torque can be applied to achieve the target loading alignment.

Insbesondere kann auch berücksichtigt werden, dass ein Mindestmoment als Vorspannmoment nicht unterschritten wird. Hierzu kann beispielsweise ein Zahneingriff realisiert werden, der nicht den zu der Sollladeausrichtung nächsten Zahneingriff darstellt, sondern beispielsweise eine relative Drehung der ersten Klaue zu der zweiten Klaue um einen weiteren Zahneingriff von der Sollladeausrichtung entfernt ist. Der beschriebene Zahneingriff kann gewählt werden, um zumindest das Mindestmoment als Vorspannmoment aufbringen zu können, um den Rotor anschließend in die Sollladeausrichtung zu bewegen.In particular, it can also be taken into account that the preload torque does not fall below a minimum torque. For this purpose, for example, a tooth meshing can be implemented that does not represent the tooth meshing closest to the target loading alignment, but rather, for example, a relative rotation of the first claw to the second claw by a further tooth meshing from the target loading alignment. The tooth engagement described can be selected in order to be able to apply at least the minimum torque as a preload torque in order to subsequently move the rotor into the target charging alignment.

Das beschriebene Kraftfahrzeug kann, wie beschrieben, wenigstens eine durch die elektrische Maschine angetriebene oder antreibbare Fahrzeugachse aufweisen. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann das Kraftfahrzeug ferner wenigstens zwei angetriebene oder antreibbare Fahrzeugachsen aufweisen. Hierbei kann die Entkopplungsvorrichtung derjenigen Fahrzeugachse zugeordnet sein, deren Wechselrichter zur Durchführung eines Ladevorgangs ausgebildet ist bzw. verwendet wird. Die Ausgestaltung sieht vor, die mechanische Trennstelle an dem Rotor derjenigen elektrischen Maschine vorzusehen, deren Wechselrichter auch zur Durchführung des Ladevorgangs verwendet wird. Beispielsweise kann eine erste Fahrzeugachse durch eine erste elektrische Maschine angetrieben werden, der ein erster Wechselrichter zugeordnet ist. Eine zweite Fahrzeugachse kann durch eine zweite elektrische Maschine angetrieben werden, die durch eine zweiten Wechselrichter gesteuert wird. Je nachdem, ob bei einem Ladevorgang der elektrische Energiespeicher durch die Komponenten der ersten Fahrzeugachse oder der zweiten Fahrzeugachse aufgeladen wird, kann die Entkopplungsvorrichtung in der ersten oder der zweiten Fahrzeugachse zugeordnet sein.As described, the motor vehicle described can have at least one vehicle axle that is driven or can be driven by the electric machine. According to a further embodiment, the motor vehicle can also have at least two driven or drivable vehicle axles. In this case, the decoupling device can be assigned to that vehicle axle whose inverter is designed or used to carry out a charging process. The design provides for the mechanical separation point to be provided on the rotor of that electrical machine whose inverter is also used to carry out the charging process. For example, a first vehicle axle can be driven by a first electrical machine that is assigned a first inverter. A second vehicle axle may be powered by a second electric machine controlled by a second inverter. Depending on whether the electrical energy store is charged by the components of the first vehicle axle or the second vehicle axle during a charging process, the decoupling device can be assigned to the first or the second vehicle axle.

Wie beschrieben, kann das Kraftfahrzeug eine oder mehrere Steuerungseinrichtungen aufweisen. Wenigstens eine der Steuerungseinrichtungen kann dazu ausgebildet sein, den wenigstens einen Wechselrichter zur Durchführung des Ladevorgangs zu steuern und/oder die Entkopplungsvorrichtung zu steuern und/oder eine separate Entkopplungseinrichtung der Kopplungsvorrichtung zu steuern. Die Steuerungseinrichtung kann zum Beispiel den Wechselrichter so ansteuern, dass die durch die Induktivitäten des Rotors geführten Ströme auf den Ladevorgang bzw. die sich daraus einstellende Reaktion angepasst werden kann. Ferner kann die Entkopplungsvorrichtung gesteuert werden, beispielsweise um den Rotor von dem restlichen Antriebsstrang zu entkoppeln oder die Kopplung wiederherzustellen. Die zuvor beschriebene separate Kopplungseinrichtung, die insbesondere zur Feststellung des Rotors vorgesehen sein kann, kann ebenfalls von der Steuerungseinrichtung gesteuert werden. Die Sperreinrichtung kann beispielsweise als Parksperre oder als Parkbremse ausgeführt sein.As described, the motor vehicle can have one or more control devices. At least one of the control devices can be designed to control the at least one inverter for carrying out the charging process and/or to control the decoupling device and/or to control a separate decoupling device of the coupling device. The control device can, for example, control the inverter in such a way that the currents conducted through the inductances of the rotor can be adapted to the charging process or the reaction that occurs as a result. Furthermore, the decoupling device can be controlled, for example in order to decouple the rotor from the rest of the drive train or to restore the coupling. The separate coupling device described above, which can be provided in particular for fixing the rotor, can also be controlled by the control device. The locking device can be designed, for example, as a parking lock or as a parking brake.

Das Kraftfahrzeug kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Kopplungszustand des Rotors zu erfassen. Mit anderen Worten kann die Erfassungseinrichtung erfassen, ob der Rotor mit dem restlichen Antriebsstrang gekoppelt ist bzw. ob der Rotor an den Abtrieb gekoppelt oder davon entkoppelt ist. Somit ist es möglich, zu erfassen, ob die Kopplung zwischen Rotor und Abtrieb hergestellt ist oder ob diese, beispielsweise durch entsprechende Überführung der Entkopplungsvorrichtung in den Entkopplungszustand, entkoppelt ist. Dadurch lässt sich ermitteln, ob eine Drehverbindung zwischen der elektrischen Maschine und den Rädern besteht oder ob diese unterbrochen ist. Die Erfassungseinrichtung kann ferner zur Erfassung der Position des Rotors bzw. der Ausrichtung des Rotors oder der Rotorlage ausgebildet sein. Dazu kann die Erfassungseinrichtung zum Beispiel auf einen Rotorlagesensor zurückgreifen oder die Position mittels Stromsensoren bestimmen. Zur Bestimmung der Sollladeausrichtung kann beispielsweise auf eine Tabelle zurückgegriffen werden, die in einer Steuerungseinrichtung hinterlegt werden kann. Je nach Polpaarzahl bzw. Symmetrie des Rotors, können mehrere Sollladeausrichtungen bzw. mehrere Rotorwinkel möglich sein.The motor vehicle can also be further developed such that at least one detection device is provided, which is designed to detect a coupling state of the rotor. In other words, the detection device can detect whether the rotor is coupled to the rest of the drive train or whether the rotor is coupled to the output or decoupled from it. It is thus possible to detect whether the coupling between the rotor and the output has been established or whether it has been decoupled, for example by correspondingly switching the decoupling device into the decoupling state. This makes it possible to determine whether there is a rotary connection between the electric machine and the wheels or whether this is interrupted. The detection device can also be designed to detect the position of the rotor or the alignment of the rotor or the rotor position. The detection device can do this For example, use a rotor position sensor or determine the position using current sensors. A table that can be stored in a control device can be used, for example, to determine the target charging orientation. Depending on the number of pole pairs or the symmetry of the rotor, several target charging orientations or several rotor angles can be possible.

Wenigstens eine Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs kann bei einer erfassten Veränderung der Rotorposition, insbesondere während eines Ladevorgangs, die Sollladeausrichtung verändern. Mit anderen Worten kann die Steuerungseinrichtung, zum Beispiel bei einer Erfassung einer Drehbewegung des Rotors während des Ladevorgangs durch die Erfassungseinrichtung eine Anpassung eines Steuereingriffs vornehmen, insbesondere die Ansteuerung des Wechselrichters verändern, um eine ungewünschte Drehbewegung des Rotors zu verhindern. Ferner können entsprechende Steuersignale an die Entkopplungsvorrichtung gesendet werden, beispielsweise um den Rotor zu sperren.At least one control device of the motor vehicle can change the desired charging alignment when a change in the rotor position is detected, in particular during a charging process. In other words, the control device can, for example when the detection device detects a rotational movement of the rotor during the charging process, adapt a control intervention, in particular change the activation of the inverter, in order to prevent an undesired rotational movement of the rotor. Furthermore, appropriate control signals can be sent to the decoupling device, for example to lock the rotor.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines zuvor beschriebenen Kraftfahrzeugs, wobei eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs zur Ausführung eines Ladevorgangs in einen Entkopplungszustand überführt wird, in dem die elektrische Maschine, insbesondere der Rotor von einem Abtrieb des Kraftfahrzeugs entkoppelt ist, wobei in dem Entkopplungszustand eine Drehbewegung des Rotors der elektrischen Maschine in eine Sollladeausrichtung ausgeführt wird, bei welcher Drehbewegung der Rotor von dem Abtrieb entkoppelt ist. Mit anderen Worten kann das Verfahren auf dem zuvor beschriebenen Kraftfahrzeug durchgeführt werden. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf das Kraftfahrzeug beschrieben wurden, sind vollständig auf das Verfahren übertragbar.In addition, the invention relates to a method for carrying out a charging process of an electrical energy store of a motor vehicle, in particular a motor vehicle as described above, an electric machine of the motor vehicle being transferred to a decoupling state in order to carry out a charging process, in which the electric machine, in particular the rotor, is driven by an output of the motor vehicle is decoupled, wherein in the decoupling state a rotational movement of the rotor of the electric machine is performed in a target charging orientation, in which rotational movement of the rotor is decoupled from the output. In other words, the method can be carried out on the motor vehicle described above. All the advantages, details and features that have been described in relation to the motor vehicle can be fully transferred to the method.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

  • 1 eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
  • 3 eine Prinzipdarstellung einer Sollladeausrichtung.
The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the figures. The figures are schematic representations and show:
  • 1 a schematic diagram of a motor vehicle according to a first embodiment;
  • 2 a schematic diagram of a motor vehicle according to a second embodiment; and
  • 3 a schematic diagram of a target loading alignment.

1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Kraftfahrzeugs 1, das eine elektrische Maschine 2, einen elektrischen Energiespeicher 3, einen Wechselrichter 4 und eine Steuerungseinrichtung 5 aufweist. Die elektrische Maschine 2 ist in einen Antriebsstrang 6 des Kraftfahrzeugs 1 integriert, der einen Abtrieb 7 aufweist, der wie lediglich beispielhaft dargestellt, zu einem Rad führt. Die elektrische Maschine 2 weist einen schematisch angedeuteten Rotor 8 auf, dessen Spulen durch den Wechselrichter 4 gesteuert bzw. bestromt werden können. Ferner weist das Kraftfahrzeug 1 eine Ladeschnittstelle 9 auf, über die das Kraftfahrzeug 1, insbesondere der elektrische Energiespeicher 3, mit einer nicht näher dargestellten externen Ladevorrichtung, beispielsweise einer Ladesäule, verbunden werden kann. 1 shows a schematic section of a motor vehicle 1, which has an electric machine 2, an electric energy store 3, an inverter 4 and a control device 5. The electric machine 2 is integrated into a drive train 6 of the motor vehicle 1, which has an output 7 which, as shown only by way of example, leads to a wheel. The electrical machine 2 has a schematically indicated rotor 8 whose coils can be controlled or supplied with current by the inverter 4 . Furthermore, the motor vehicle 1 has a charging interface 9, via which the motor vehicle 1, in particular the electrical energy store 3, can be connected to an external charging device, for example a charging station, which is not shown in detail.

Das Kraftfahrzeug 1 weist weiter eine Entkopplungsvorrichtung 10 auf, die dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine 2, insbesondere den Rotor 8, von dem restlichen Antriebsstrang 6 abzukoppeln bzw. zu entkoppeln. Zum Beispiel ist die Entkopplungsvorrichtung 10 als Freilauf oder als Kupplungseinrichtung, insbesondere als formschlüssige Kupplungseinrichtung, ausgebildet. Die Anordnung der Entkopplungsvorrichtung 10 in einer dem Rad zugeordneten Seitenwelle ist lediglich beispielhaft. Eine entsprechende Entkopplungsvorrichtung 10 könnte zum Beispiel ebenso in einer Abtriebswelle 11 der elektrischen Maschine 2 angeordnet sein. Als Abtrieb 7 wird der Teil des Antriebsstrangs 6 verstanden, der im Drehmomentfluss zwischen dem Rad und dem Rotor 8 liegt. Grundsätzlich kann jeder Teil des Antriebsstrangs 6, auf den durch die elektrische Maschine 2 bei geschlossener Entkopplungsvorrichtung 10 Drehmoment bewirkt werden kann und von dem der Rotor entkoppelt werden kann, als Abtrieb verstanden werden.The motor vehicle 1 also has a decoupling device 10 which is designed to decouple or decouple the electric machine 2, in particular the rotor 8, from the rest of the drive train 6. For example, the decoupling device 10 is designed as a freewheel or as a clutch device, in particular as a positive-locking clutch device. The arrangement of the decoupling device 10 in a sideshaft assigned to the wheel is merely an example. A corresponding decoupling device 10 could also be arranged in an output shaft 11 of the electric machine 2, for example. The output 7 is that part of the drive train 6 which lies in the torque flow between the wheel and the rotor 8 . In principle, any part of the drive train 6 to which torque can be applied by the electric machine 2 when the decoupling device 10 is closed and from which the rotor can be decoupled can be understood as an output.

Die Entkopplungsvorrichtung 10 entkoppelt somit den Rotor 8 von dem restlichen Antriebsstrang 6, sodass der Rotor 8 gedreht werden kann, ohne ein Drehmoment auf den restlichen Antriebsstrang 6 zu übertragen, insbesondere ohne ein Drehmoment auf den Abtrieb 7 bzw. die Räder zu übertragen.The decoupling device 10 thus decouples the rotor 8 from the rest of the drive train 6, so that the rotor 8 can be rotated without transmitting torque to the rest of the drive train 6, in particular without transmitting torque to the output 7 or the wheels.

Soll ein Ladevorgang durchgeführt werden, bei dem ein Strom von der externen Ladevorrichtung verwendet wird, um den elektrischen Energiespeicher 3 des Kraftfahrzeugs 1 aufzuladen, wird der Wechselrichter 4 letztlich als DC/DC-Konverter verwendet, wobei die Spulen des Rotors 8 als Induktivitäten verwendet werden. Die Steuerungseinrichtung 5 ist dazu ausgeführt, die einzelnen Schalter des Wechselrichters 4, beispielsweise drei Highside- und drei Lowside-Schalter des Wechselrichters 4 individuell anzusteuern.If a charging process is to be carried out in which a current from the external charging device is used to charge the electrical energy store 3 of the motor vehicle 1, the inverter 4 is ultimately used as a DC/DC converter, with the coils of the rotor 8 being used as inductances . The control device 5 is designed to individually control the individual switches of the inverter 4, for example three high-side and three low-side switches of the inverter 4.

Um zu vermeiden, dass bei der Leitung des Stroms durch den Rotor 8 ein Drehmoment erzeugt wird, das an den Abtrieb 7 bzw. den Antriebsstrang 6 übertragen wird und entweder zu einer Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 führen würde oder bei festgestelltem Kraftfahrzeug 1 eine Belastung für den Antriebsstrang 6 bilden könnte, wird der Rotor 8 in eine Sollladeausrichtung überführt. Hierzu wird der Rotor 8 zunächst durch die Entkopplungsvorrichtung 10 von dem restlichen Antriebsstrang 6 entkoppelt. Die Entkopplungsvorrichtung 10 bildet dabei eine mechanische Trennstelle, die eine mechanische Entkopplung des Rotors 8 bewirkt. Bei der Drehbewegung des Rotors 8 wird somit kein Drehmoment auf den restlichen Antriebsstrang 6 erzeugt. Der Rotor 8 kann somit beliebig gedreht werden und in eine Sollladeausrichtung verbracht werden.In order to avoid that when the current is conducted through the rotor 8, a torque is generated which is transmitted to the output 7 or the drive train 6 and would either lead to a movement of the motor vehicle 1 or, if the motor vehicle 1 was fixed, a load on the Could form drive train 6, the rotor 8 is transferred to a target charging orientation. For this purpose, the rotor 8 is first decoupled from the rest of the drive train 6 by the decoupling device 10 . The decoupling device 10 forms a mechanical separation point which causes a mechanical decoupling of the rotor 8 . When the rotor 8 rotates, no torque is generated on the remaining drive train 6 . The rotor 8 can thus be rotated arbitrarily and placed in a target charging orientation.

Anschließend kann die Entkopplungsvorrichtung 10 die Kopplung zu dem Antriebsstrang 6 wiederherstellen. Beispielsweise kann ein Sperren des Rotors 8 dadurch bewirkt werden oder es kann zusätzlich oder alternativ eine separate und nicht näher dargestellte Sperreinrichtung verwendet werden, um die Sperrwirkung auf den Rotor 8 zu erzeugen. Als Beispiel einer separaten Sperreinrichtung kann eine Parkbremse oder eine Parksperre 22 oder ein Mittel der elektrischen Maschine 2, das mechanisch den Rotor 8 sperren kann, verstanden werden.The decoupling device 10 can then restore the coupling to the drive train 6 . For example, the rotor 8 can be blocked as a result, or a separate blocking device (not shown in detail) can be used additionally or alternatively in order to generate the blocking effect on the rotor 8 . A parking brake or a parking lock 22 or a means of the electrical machine 2 that can mechanically lock the rotor 8 can be understood as an example of a separate locking device.

In dem gesperrten Zustand bzw. dem wiederangekoppelten Zustand des Rotors 8, kann der Ladevorgang durchgeführt werden. Da der Rotor 8 in die Sollladeausrichtung verbracht wurde, ist sichergestellt, dass kein Drehmoment oder nur ein geringes Drehmoment zum Beispiel unterhalb von 10 % des maximalen Maschinenmoments, auf den Rotor 8 bzw. die Abtriebswelle 11 durch die Bestromung in dem Ladevorgang bewirkt wird.In the locked state or the re-coupled state of the rotor 8, the charging process can be carried out. Since the rotor 8 has been brought into the target charging alignment, it is ensured that no torque or only a small torque, for example below 10% of the maximum machine torque, is applied to the rotor 8 or the output shaft 11 by the energization in the charging process.

Die Steuerungseinrichtung 5 ist ferner mit einer Erfassungseinrichtung 13 gekoppelt. Die Erfassungseinrichtung 13 ist zur Erfassung der Ausrichtung des Rotors 8 ausgebildet und lediglich beispielhaft mit einem Rotorlagesensor verbunden. Zusätzlich oder alternativ zu dem Rotorlagesensor ist es ebenso möglich, dass die Erfassungseinrichtung 13 die Ausrichtung des Rotors 8 basierend auf Sensorwerten von Stromsensoren erfassen kann. Wird bei der Erfassungseinrichtung 13 beispielsweise eine Bewegung des Rotors 8 während des Aufladevorgangs erfasst, kann mittels der Steuerungseinrichtung 5 der Wechselrichter 4 entsprechend angesteuert werden, um den Ladevorgang anzupassen, sodass Drehbewegungen bzw. die Erzeugung von Drehmoment auf den Rotor 8 entsprechend reduziert werden können.The control device 5 is also coupled to a detection device 13 . The detection device 13 is designed to detect the orientation of the rotor 8 and is only connected to a rotor position sensor by way of example. In addition or as an alternative to the rotor position sensor, it is also possible for the detection device 13 to be able to detect the orientation of the rotor 8 based on sensor values from current sensors. If, for example, a movement of the rotor 8 during the charging process is detected by the detection device 13, the inverter 4 can be controlled accordingly by means of the control device 5 in order to adjust the charging process, so that rotational movements or the generation of torque on the rotor 8 can be reduced accordingly.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1, das zwei angetriebene bzw. antreibbare Fahrzeugachsen 12, 12` aufweist. Jeder der Fahrzeugachsen 12, 12` ist somit eine elektrische Maschine 2, 2' zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel wird zur Aufladung des gemeinsamen elektrischen Energiespeichers 3, durch den beide elektrische Maschinen 2, 2` gespeist werden können, nur die der ersten Fahrzeugachse 12 zugeordnete elektrische Maschine 2 verwendet. In diesem Fall wird auch nur der Wechselrichter 4, der der elektrischen Maschine 2 zugeordnet ist, als DC/DC-Konverter verwendet. In dem Teil des Antriebsstrangs 6, der die Fahrzeugachse 12 aufweist, ist daher die Entkopplungsvorrichtung 10 angeordnet. Wie dargestellt, ist die Entkopplungsvorrichtung 10 in diesem Ausführungsbeispiel näher an der elektrischen Maschine 2 angeordnet, beispielsweise direkt an oder auf der Antriebswelle 11. Die grundsätzliche Funktion der Entkopplungsvorrichtung 10 bzw. die Durchführung des Ladevorgangs ist vollständig von der Beschreibung aus 1 übertragbar. 2 shows a second exemplary embodiment of a motor vehicle 1, which has two driven or drivable vehicle axles 12, 12'. Each of the vehicle axles 12, 12' is thus assigned an electrical machine 2, 2'. In this exemplary embodiment, only the electric machine 2 assigned to the first vehicle axle 12 is used to charge the shared electric energy store 3, through which both electric machines 2, 2' can be fed. In this case, only the inverter 4 that is assigned to the electrical machine 2 is used as a DC/DC converter. The decoupling device 10 is therefore arranged in the part of the drive train 6 which has the vehicle axle 12 . As shown, the decoupling device 10 is arranged closer to the electric machine 2 in this exemplary embodiment, for example directly on or on the drive shaft 11. The basic function of the decoupling device 10 or the implementation of the charging process is completely dependent on the description 1 transferable.

3 zeigt einen Teil der Entkopplungsvorrichtung 10 in axialer Darstellung. Wie beschrieben, kann die Entkopplungsvorrichtung 10 grundsätzlich beliebig auch als Kupplungseinrichtung, insbesondere formschlüssige Kupplungseinrichtung, zum Beispiel als Klauenkupplung ausgeführt sein. In diesem Fall kann die Entkopplungsvorrichtung 10 eine erste und eine zweite Klaue umfassen, die miteinander in Eingriff gebracht werden können, wobei der Eingriff zur Entkopplung des Rotors getrennt werden kann. 3 shows part of the decoupling device 10 in an axial view. As described, the decoupling device 10 can in principle also be embodied as a coupling device, in particular a form-fitting coupling device, for example as a claw coupling. In this case, the decoupling device 10 may include first and second claws that are engageable with each other and disengageable to decouple the rotor.

Lediglich beispielhaft ist eine erste Klaue 14 dargestellt, die mit einer nicht näher dargestellten zweiten Klaue in Eingriff gebracht werden kann. Die erste Klaue 14 weist Zähne 15 auf, die in Umfangsrichtung an der ersten Klaue 14 verteilt und durch Zahnlücken 16 beabstandet sind. In dieser Ausführungsform sind die beiden Klauen ungleichartig ausgeführt, d.h., dass die Zähne 15 in Umfangsrichtung kleiner ausgeführt sind als die zu den Zahnlücken 16 der ersten Klaue 14 korrespondierenden Zähne der zweiten Klaue. Die gezeigte Ausführungsform ist lediglich beispielhaft. Anstelle der beiden Klauen kann es sich bei dem Getriebeelement, das mit dem Rotor 8 verbunden ist, auch um eine Schiebemuffe oder andere Getriebeelemente handeln, die eine wahlweise Kopplung mit dem Abtrieb 7 zulassen.A first claw 14, which can be brought into engagement with a second claw (not shown in detail), is shown purely by way of example. The first claw 14 has teeth 15 distributed circumferentially on the first claw 14 and spaced apart by tooth gaps 16 . In this embodiment, the two claws are designed differently, i.e. the teeth 15 are made smaller in the circumferential direction than the teeth of the second claw corresponding to the tooth gaps 16 of the first claw 14 . The embodiment shown is merely exemplary. Instead of the two claws, the transmission element that is connected to the rotor 8 can also be a sliding sleeve or other transmission elements that allow selective coupling to the output 7 .

Bei der Kopplung der ersten Klaue 14 mit der zweiten Klaue greifen die Zähne 15 der ersten Klaue 14 in die Zahnlücken der zweiten Klaue ein. Korrespondierend dazu greifen die Zähne der zweiten Klaue in die Zahnlücken 16 der ersten Klaue 14 ein. Die Zahnlücken 16 legen somit Winkelbereiche fest, in denen ein Eingriff der korrespondierenden Zähne möglich ist. Mit anderen Worten kann die Entkopplungsvorrichtung 10 nur dann wieder geschlossen werden, wenn die Zähne 15 in korrespondierende Zahnlücken eingreifen können. Da sich die relative Orientierung der ersten Klaue 14 relativ zu der zweiten Klaue letztlich zufällig aus der Bewegung des Kraftfahrzeugs 1 und des Rotors 8 ergibt, kann die Orientierung bzw. die möglichen Eingriffspositionen in die Bestimmung der Sollladeausrichtung einbezogen werden.When the first claw 14 is coupled to the second claw, the teeth 15 of the first claw 14 engage in the tooth gaps of the second claw. Correspondingly, the teeth of the second claw engage in the Tooth gaps 16 of the first claw 14 a. The tooth gaps 16 thus define angular ranges in which engagement of the corresponding teeth is possible. In other words, the decoupling device 10 can only be closed again when the teeth 15 can engage in corresponding tooth gaps. Since the relative orientation of the first claw 14 relative to the second claw ultimately results randomly from the movement of the motor vehicle 1 and the rotor 8, the orientation or the possible engagement positions can be included in the determination of the target loading alignment.

Beispielsweise kann bestimmt werden, welche Eingriffspositionen grundsätzlich möglich sind und in welche Position bzw. um welchen Rotorwinkel der Rotor 8, der beispielsweise mit der ersten Klaue 14 gekoppelt ist, verdreht werden muss, um die Sollladeausrichtung zu erreichen. Lediglich beispielhaft ist ein Winkel 17 dargestellt, um den die Mittelpunkte der Zähne 15 in Umfangsrichtung beabstandet sind. For example, it can be determined which engagement positions are fundamentally possible and into which position or by which rotor angle the rotor 8, which is coupled to the first claw 14, for example, must be rotated in order to achieve the target loading alignment. An angle 17 by which the center points of the teeth 15 are spaced apart in the circumferential direction is shown purely by way of example.

Ersichtlich legt die Anzahl der Zähne 15 sowie deren Ausdehnung in Umfangsrichtung den Winkel 17 fest. Die Anzahl der Zähne 15 bzw. der dazu korrespondierenden Zahnlücken legt dementsprechend die Positionen fest, in denen die einzelnen Zähne 15 in die korrespondierenden Zahnlücken in Eingriff gebracht werden können.It can be seen that the number of teeth 15 and their extent in the circumferential direction determine the angle 17 . The number of teeth 15 or the corresponding tooth gaps accordingly determines the positions in which the individual teeth 15 can be engaged in the corresponding tooth gaps.

Lediglich beispielhaft ist eine Ausgangsposition 18 dargestellt, in der der Rotor 8 und mit dem Rotor 8 die erste Klaue 14 steht, beispielsweise die Situation in der das Kraftfahrzeug 1 zum Aufladen geparkt ist. Ferner ist in 3 eine Sollladeausrichtung 19 der ersten Klaue 14 gezeigt, wobei die Sollladeausrichtung 19 auch für den Rotor 8 gilt, der, wie beschrieben, mit der ersten Klaue 14 verbunden ist. Die Steuerungseinrichtung 5 kann anschließend eine Sollposition 20 ermitteln, in die die erste Klaue 14 zusammen mit dem Rotor 8 relativ zu der zweiten Klaue gedreht werden kann. Letztlich wird dadurch der Zahneingriff festgelegt, der für das Einnehmen der Sollladeausrichtung 19 verwendet werden soll.An initial position 18 is shown purely as an example, in which the rotor 8 and, together with the rotor 8, the first claw 14 are located, for example the situation in which the motor vehicle 1 is parked for charging. Furthermore, in 3 a desired loading orientation 19 of the first claw 14 is shown, the desired loading orientation 19 also applying to the rotor 8 which is connected to the first claw 14 as described. The control device 5 can then determine a target position 20 into which the first claw 14 can be rotated together with the rotor 8 relative to the second claw. Ultimately, this defines the tooth engagement that is to be used for assuming the target loading alignment 19 .

Zusätzlich ist ein Vorspannwinkel 21 dargestellt, um den der Antriebsstrang 6 durch Aufbringen eines definierten Vorspannmoments auf den Rotor 8 verdreht werden kann, um die Sollladeausrichtung 19 einzunehmen. Die Vorspannung des Rotors 8 bzw. des Antriebsstrangs 6 betrifft die im Antriebsstrang 6 vorhandenen Übersetzungen und Elastizitäten. Grundsätzlich kann dabei eine Drehbewegung des Rotors 8 um einen definierten Winkel, der als Vorspannwinkel 21 bezeichnet wird, vorgenommen werden, um den Rotor 8 vorzuspannen. Hierzu kann ein definiertes geringes Vorspannmoment, beispielsweise unterhalb von 10 % des maximalen Maschinenmoments der elektrischen Maschine 2, aufgewendet werden. Dies erlaubt insbesondere, dass Schwingungen bzw. Schwankungen des Rotors 8 oder des Drehmoments um einen Nullpunkt des Drehmoments verhindert werden können.In addition, a preload angle 21 is shown, by which the drive train 6 can be rotated by applying a defined preload torque to the rotor 8 in order to assume the target loading orientation 19 . The prestressing of the rotor 8 or of the drive train 6 relates to the translations and elasticities present in the drive train 6 . In principle, the rotor 8 can be rotated by a defined angle, which is referred to as the preload angle 21 , in order to preload the rotor 8 . For this purpose, a defined low preload torque, for example below 10% of the maximum machine torque of the electric machine 2, can be used. This allows in particular that oscillations or fluctuations of the rotor 8 or the torque around a zero point of the torque can be prevented.

Das Aufbringen des Vorspannmoments kann insbesondere unter Berücksichtigung der möglichen Zahneingriffe aufgebracht werden. Je nachdem, um welchen Winkel der Rotor 8 gedreht werden muss, um die Sollladeausrichtung 19 zu erreichen, kann es nötig sein, einen bestimmten Vorspannwinkel 21 aufzubringen. Der Vorspannwinkel 21 kann dabei variieren, sodass nach Einnehmen des gewünschten Zahneingriffs, beispielsweise der Sollposition 20, die der Sollladeausrichtung 19 am nächsten ist, der restliche Winkel durch das Vorspannen aufgebracht wird, sodass die Sollladeausrichtung 19 möglichst optimal erreicht werden kann. Je nachdem, wie viele Zähne die Klaue 14 aufweist, sind beliebig feine Unterteilungen des Winkels möglich. Soll ein Mindestmoment als Vorspannmoment realisiert werden, kann auch eine Sollposition 20 gewählt werden, die nicht derjenige Zahneingriff ist, der der Sollladeausrichtung 19 am nächsten ist. Stattdessen kann ein benachbarter Zahneingriff als Sollposition 20 gewählt werden, sodass das Mindestmoment als Vorspannmoment realisiert werden kann.The application of the prestressing moment can be applied in particular taking into account the possible meshing of the teeth. Depending on the angle through which the rotor 8 has to be rotated in order to achieve the target charging orientation 19, it may be necessary to apply a specific preload angle 21. The preload angle 21 can vary, so that after assuming the desired tooth engagement, for example the target position 20, which is closest to the target loading alignment 19, the remaining angle is applied by the preloading, so that the target loading alignment 19 can be achieved as optimally as possible. Depending on how many teeth the claw 14 has, arbitrarily fine subdivisions of the angle are possible. If a minimum torque is to be realized as the pretensioning torque, a desired position 20 can also be selected which is not the tooth engagement which is closest to the desired loading alignment 19 . Instead, an adjacent tooth engagement can be selected as the target position 20, so that the minimum torque can be implemented as the preload torque.

Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig untereinander austauschbar, aufeinander übertragbar und miteinander kombinierbar.The advantages, details and features shown in the individual exemplary embodiments can be arbitrarily interchanged, transferred to one another and combined with one another.

BezugszeichenlisteReference List

11
Kraftfahrzeugmotor vehicle
22
elektrische Maschineelectric machine
33
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
44
Wechselrichterinverter
55
Steuerungseinrichtungcontrol device
66
Antriebsstrangpowertrain
77
Abtriebdownforce
88th
Rotorrotor
99
Ladeschnittstellecharging interface
1010
Entkopplungsvorrichtungdecoupling device
1111
Abtriebswelleoutput shaft
12, 12'12, 12'
Fahrzeugachsevehicle axle
1313
Erfassungseinrichtungdetection device
1414
Klaueclaw
1515
ZahnTooth
1616
Zahnlücketooth gap
1717
Winkelangle
1818
Ausgangspositionstarting position
1919
Sollladeausrichtungtarget loading orientation
2020
Sollpositiontarget position
2121
Vorspannwinkelpreload angle
2222
Parksperreparking lock

Claims (10)

Kraftfahrzeug (1), umfassend einen Antriebsstrang (6), der wenigstens eine mit einem mittels einer Ladeschnittstelle von einer externen Ladevorrichtung aufladbaren elektrischen Energiespeicher (3) verbindbare oder verbundene elektrische Maschine (2) aufweist, welche elektrische Maschine (2) dazu ausgebildet ist, in einem ersten Zustand ein Drehmoment zu erzeugen, das auf einen Abtrieb (7) des Antriebsstrangs (6) übertragen werden kann und in einem zweiten Zustand Strom von einer Ladeschnittstelle an einen elektrischen Energiespeicher zu übertragen, gekennzeichnet durch eine Entkopplungsvorrichtung (10), die dazu ausgebildet ist, die elektrische Maschine (2) zur Ausführung eines Ladevorgangs in einem Entkopplungszustand bedarfsweise mechanisch von dem Abtrieb (7) zu entkoppeln, wobei in dem Entkopplungszustand eine Drehbewegung des Rotors (8) der elektrischen Maschine (2) in eine Sollladeausrichtung (19) des Rotors (8) von dem Abtrieb (7) des Antriebsstrangs (6) entkoppelt ist.Motor vehicle (1), comprising a drive train (6) which has at least one electrical machine (2) which can be connected or is connected to an electrical energy store (3) which can be charged by means of a charging interface from an external charging device, which electrical machine (2) is designed for this purpose in a first state to generate a torque that can be transmitted to an output (7) of the drive train (6) and in a second state to transmit electricity from a charging interface to an electrical energy storage device, characterized by a decoupling device (10) which is used for this purpose is designed to mechanically decouple the electric machine (2) from the output (7) for carrying out a charging process in a decoupling state, if necessary, wherein in the decoupling state a rotary movement of the rotor (8) of the electric machine (2) in a desired charging alignment (19) of the rotor (8) is decoupled from the output (7) of the drive train (6). Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den Rotor (8) der elektrischen Maschine (2) nach Einnehmen der Sollladeausrichtung (19) zu sperren, insbesondere mittels einer separaten Sperreinrichtung und/oder durch Herstellen der Kopplung zu dem Abtrieb (7).Motor vehicle (1) after claim 1 , characterized in that the decoupling device (10) is designed to lock the rotor (8) of the electric machine (2) after assuming the desired charging orientation (19), in particular by means of a separate locking device and/or by establishing the coupling to the output (7). Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den Rotor (8) der elektrischen Maschine (2) nach Einnehmen der Sollladeausrichtung (19) durch Aufbringen eines definierten Vorspannmoments in dem Antriebsstrang (6) zu verspannen.Motor vehicle (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the decoupling device (10) is designed to brace the rotor (8) of the electric machine (2) after assuming the desired charging alignment (19) by applying a defined biasing torque in the drive train (6). Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungsvorrichtung (10) wenigstens eine Klauenkupplung aufweist oder als solche ausgebildet ist, wobei die Klauenkupplung eine definierte Zahnanzahl, insbesondere 30-70 Zähne (15), aufweist, wobei eine Steuerungseinrichtung (5) des Kraftfahrzeugs (1) dazu ausgebildet ist, die Sollladeausrichtung (19) in Abhängigkeit von einer aktuellen Zahnanordnung zu bestimmen.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the decoupling device (10) has at least one claw clutch or is designed as such, the claw clutch having a defined number of teeth, in particular 30-70 teeth (15), with a control device (5) of the motor vehicle (1) is designed to determine the target loading alignment (19) as a function of a current tooth arrangement. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (5) des Kraftfahrzeugs (1) dazu ausgebildet ist, die Sollladeausrichtung (19) durch eine Vorspannung des Rotors (8) einzustellen.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a control device (5) of the motor vehicle (1) is designed to set the desired charging orientation (19) by prestressing the rotor (8). Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei angetriebene oder antreibbare Fahrzeugachsen (12, 12'), wobei die Entkopplungsvorrichtung (10) derjenigen Fahrzeugachse (12, 12') zugeordnet ist, deren Wechselrichter (4) zur Durchführung eines Ladevorgangs ausgebildet ist.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized by two driven or drivable vehicle axles (12, 12 '), wherein the decoupling device (10) of that driving tool axis (12, 12 ') is assigned, whose inverter (4) is designed to carry out a charging process. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Steuerungseinrichtung (5), die dazu ausgebildet ist, den wenigstens einen Wechselrichter (4) zur Durchführung des Ladevorgangs zu steuern und/oder die Entkopplungsvorrichtung (10) zu steuern und/oder eine separate Sperreinrichtung der Entkopplungsvorrichtung (10) zu steuern.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one control device (5) which is designed to control the at least one inverter (4) for carrying out the charging process and/or to control the decoupling device (10) and/or to control a separate blocking device of the decoupling device (10). Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Erfassungseinrichtung (13), die dazu ausgebildet ist, einen Kopplungszustand des Rotors (8) zu erfassen.Motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized by at least one detection device (13) which is designed to detect a coupling state of the rotor (8). Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerungseinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, bei einer erfassten Veränderung einer Rotorposition, insbesondere während eines Ladevorgangs, die Sollladeausrichtung (19) zu verändern.Motor vehicle (1) after claim 8 , characterized in that at least one control device (5) is designed to change the desired charging orientation (19) when a change in a rotor position is detected, in particular during a charging process. Verfahren zur Durchführung eines Ladevorgangs eines elektrischen Energiespeichers (3) eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Maschine (2) des Kraftfahrzeugs (1) zur Ausführung eines Ladevorgangs in einen Entkopplungszustand überführt wird, in dem die elektrische Maschine (2), insbesondere der Rotor (8) von einem Abtrieb (7) des Kraftfahrzeugs (1) entkoppelt ist, wobei in dem Entkopplungszustand eine Drehbewegung des Rotors (8) der elektrischen Maschine (2) in eine Sollladeausrichtung (19) ausgeführt wird, bei welcher Drehbewegung der Rotor (8) von dem Abtrieb (7) entkoppelt ist.Method for carrying out a charging process of an electrical energy store (3) of a motor vehicle (1), in particular a motor vehicle (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an electric machine (2) of the motor vehicle (1) for carrying out a charging process in a decoupling state is transferred, in which the electric machine (2), in particular the rotor (8) is decoupled from an output (7) of the motor vehicle (1), wherein in the decoupling state a rotational movement of the rotor (8) of the electric machine (2) is carried out in a desired charging orientation (19), during which rotary movement the rotor (8) is decoupled from the output (7).
DE102021214699.6A 2021-12-20 2021-12-20 motor vehicle Pending DE102021214699A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214699.6A DE102021214699A1 (en) 2021-12-20 2021-12-20 motor vehicle
CN202211496943.9A CN116317046A (en) 2021-12-20 2022-11-25 Motor vehicle
US18/068,827 US20230191890A1 (en) 2021-12-20 2022-12-20 Motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214699.6A DE102021214699A1 (en) 2021-12-20 2021-12-20 motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021214699A1 true DE102021214699A1 (en) 2023-06-22

Family

ID=86606629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021214699.6A Pending DE102021214699A1 (en) 2021-12-20 2021-12-20 motor vehicle

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230191890A1 (en)
CN (1) CN116317046A (en)
DE (1) DE102021214699A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009055249A1 (en) 2009-12-23 2011-06-30 Robert Bosch GmbH, 70469 Method and device for operating a dog clutch in a motor vehicle with an electric motor drive
US20120259494A1 (en) 2009-12-17 2012-10-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method and System for Coupling an Electric Machine to a Vehicle Running Gear, Especially for a Hybrid Vehicle
US20130234665A1 (en) 2010-12-03 2013-09-12 Zf Friedrichshafen Ag Method for charging a traction battery
DE102016209905A1 (en) 2016-06-06 2016-12-29 Continental Automotive Gmbh Vehicle electrical system with inverter, energy storage, electric machine and DC transmission connection
DE102016223186A1 (en) 2016-11-23 2018-05-24 Audi Ag All-wheel system for a motor vehicle and method for operating an all-wheel drive system of a motor vehicle
DE102017200903A1 (en) 2017-01-20 2018-07-26 Continental Automotive Gmbh Drive train and method for transmitting electrical power
DE102017202324B4 (en) 2017-02-14 2018-10-25 Continental Automotive Gmbh A method of minimizing torque of an electrical machine during an energy transfer process
DE102019127391A1 (en) 2018-10-10 2020-04-16 Ford Global Technologies, Llc METHOD AND SYSTEM FOR SEPARATING AN AXIS

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120259494A1 (en) 2009-12-17 2012-10-11 Peugeot Citroen Automobiles Sa Method and System for Coupling an Electric Machine to a Vehicle Running Gear, Especially for a Hybrid Vehicle
DE102009055249A1 (en) 2009-12-23 2011-06-30 Robert Bosch GmbH, 70469 Method and device for operating a dog clutch in a motor vehicle with an electric motor drive
US20130234665A1 (en) 2010-12-03 2013-09-12 Zf Friedrichshafen Ag Method for charging a traction battery
DE102016209905A1 (en) 2016-06-06 2016-12-29 Continental Automotive Gmbh Vehicle electrical system with inverter, energy storage, electric machine and DC transmission connection
DE102016223186A1 (en) 2016-11-23 2018-05-24 Audi Ag All-wheel system for a motor vehicle and method for operating an all-wheel drive system of a motor vehicle
DE102017200903A1 (en) 2017-01-20 2018-07-26 Continental Automotive Gmbh Drive train and method for transmitting electrical power
DE102017202324B4 (en) 2017-02-14 2018-10-25 Continental Automotive Gmbh A method of minimizing torque of an electrical machine during an energy transfer process
DE102019127391A1 (en) 2018-10-10 2020-04-16 Ford Global Technologies, Llc METHOD AND SYSTEM FOR SEPARATING AN AXIS

Also Published As

Publication number Publication date
US20230191890A1 (en) 2023-06-22
CN116317046A (en) 2023-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10002133A1 (en) Hybrid vehicle, has engine output shaft which is connected to carrier and transmission input shaft and electric motor output shaft which are connected to ring gear
WO2006119919A1 (en) Drive train for a motor vehicle provided with an internal combustion engine and an electric drive assembly
DE112012006069B4 (en) Drive control device for hybrid vehicle
DE10162362A1 (en) Control and management system for regenerative braking in motor vehicle with electric drive mechanism applies torque control to rotary electric drive
WO2003049965A1 (en) Method for starting an internal combustion engine of a hybrid drive of a motor vehicle
DE102018211113A1 (en) Drive unit for an electrically powered vehicle
DE102020105843A1 (en) Drive device for a motor vehicle
DE102019114369A1 (en) ELECTRIC DRIVE UNIT
DE102005039929B4 (en) Method for maneuvering a vehicle equipped with an electrodynamic drive system
DE102007023924A1 (en) Hybrid drive of a motor vehicle
DE102014107361A1 (en) Hybrid powertrain
DE102016219617A1 (en) Drive device for a motor vehicle and method for operating a drive device
EP2218603A1 (en) Hybrid drive
DE102015013528B3 (en) Transmission arrangement and method for operating a motor vehicle
DE102021214699A1 (en) motor vehicle
DE102013216755A1 (en) CONTROL STRATEGY FOR A VEHICLE ELECTRIC MACHINE
EP3321116B1 (en) Drive device for a motor vehicle
DE102016008167B4 (en) Drive device for a motor vehicle, motor vehicle with a drive device and method for operating a drive device
WO2018206372A1 (en) Drive unit for an electric vehicle, and motor vehicle
DE102018103185A1 (en) Hybridachsgetriebe
DE102019133856A1 (en) Drive unit and method for operating the drive unit
DE102019216848A1 (en) Transmission device for a motor vehicle
DE102022003151B3 (en) Method for operating an electric drive system
WO1999058361A1 (en) Method for controlling a motor vehicle having an electric drive mechanism
EP3526094B1 (en) Method for implementing a creep charging mode and hybrid drive train therefor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication